Espèce d’amphibien qui vit au Costa Rica, au Nicaragua et au Panama. Elle se rencontre dans la litière des forêts humides de plaine et aux abords de celles de basse altitude, à une altitude comprise entre 10 et 650 m au-dessus du niveau de la mer.

Phyllobates lugubris est une grenouille de petite taille, les mâles adultes pouvant mesurer, du museau au cloaque, entre 18,5 et 21 mm tandis que la taille des femelles varie généralement de 20 à 24 mm. Outre cette légère différence de taille, il ne semble pas y avoir d’autres signes externes de dimorphisme sexuel entre les deux sexes.